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消防泵相关的配电设计问题进行分析总结

编辑:  来源:  更新时间:2020-1-5 16:07:10  点击次数:

  建筑物中消火栓泵和喷淋泵(以下简称消防泵)是消防灭火设施中的重要设备,消防泵担负消防管网的供水任务,就像人的心脏一样地位重要。建筑物中设置消防泵的目的就是为了减少火灾带来的生命和财产损失,如果在建筑物消防泵配电设计中某个环节考虑不周,在建筑物发生火灾时,消防泵不能正常工作,将会给国家和人民生命财产造成不必要的损失,因此消防泵的配电设计环节非常重要,来不得半点马虎。


  下面就一些与消防泵相关的配电设计问题进行分析和总结。


一、消防泵的配电级数问题


  (1)配电级数定义

  对于一个配电装置而言,进线总开关与馈出分开关合起来称为一级配电,不因它的进线开关采用断路器或采用隔离开关而改变它的配电级数。


  (2)配电级数要求

  《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008中第7.1.4.1条要求“自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级”。而对于消防设备来说供配电系统应该简单可靠,配电级数越少越好,这样可以减少故障率,增加配电系统的可靠性。


  (3)影响配电级数的专用回路起点的确定

  《建筑设计防火规范》第11.1.4条要求“消防用电设备应采用专用的供电回路,当生产、生活用电被切断时,应仍能保证消防用电”。设计人员往往对专用回路没有疑问,而配出专用供电回路的起点确定是设计中容易出现错误的地方。对于有变电所的建筑物而言,供电回路的起点应该是变电所低压出线端,对于没有变电所的建筑物,供电回路的起点应该是总配电间(计量点)的低压出线端,这样才能满足规范中的“专用回路”要求,同时也满足了上一条规范低压配电级数不超过三级的要求。而部分设计人员往往在后面又增加了一级配电(地下室配电间),有的是套用系统时没有注意,有的则是疏忽大意,还有的可能是对规范没有完全理解,总之,这是一个牵涉违反强制性条文的问题,必须引起重视。


二、消防泵自动转换开关(ATSE)的选择与应用问题


  (1)电源自动转换开关(ATSE)的分类

  目前建筑电气设计中常采用的电源自动转换开关(ATSE)可分为PC级、CB级和CC级三种。PC级ATSE:能够接通、承载但不用于分断短路电流,即PC级只有电源转换功能,没有短路及过载保护功能。CB级ATSE:具有短路、过载及其它保护功能,它的主触头能够接通并用于分断短路电流,功能多于PC级 ATSE,但是可靠性却降低了。CC级ATSE:能够接通、承载但不用于分断短路电流,其主体由接触器组成,而且由于是分立元件组成,可靠性较差,现在设计中很少采用。


  (2)消防泵电源自动转换开关(ATSE)的选择及注意事项

  消防泵属于消防用电设备。《建筑设计防火规范》GB50016-2006中第11.1.5条明确规定:“消防控制室、消防水泵房、防烟与排烟风机房的消防用电设备及消防电梯等的供电,应在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置。”即消防泵控制箱前端必须采用自动转换开关(ATSE)。曾经有一个厂家销售人员说他们厂的自动转换开关(ATSE)先进,是空气开关型(实际是CB级),具有短路、过载及其它保护功能,比负荷开关型(PC级)的好,要大家全部采用。其实他不知道,对于普通设备来说这些保护是优点,但是对于消防泵这一类消防设备却成了缺陷。消防泵需要在建筑物火灾发生的180min内正常运行,只要前端电源保证供电,自动转换开关(ATSE)就不需要动作。如果消防泵前端采用CB级自动转换开关(ATSE),一旦消防泵过载运行CB级自动转换开关(ATSE)动作,灭火工作将不能正常进行。对于一栋建筑来说,火灾的损失往往要远远大于消防泵及其线路、控制设备的价值,此时应该丢卒保车,让消防泵继续运行,以保证消防灭火工作的正常进行。《低压配电设计规范》GB50054-95中第4.3.5条规定:突然断电比过负载造成的损失更大的线路,其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。所以消防泵前端电源转换开关不应使用过载也动作的CB级自动转换开关(ATSE),而应使用无过载保护功能的PC级自动转换开关(ATSE)。


  现在生产自动转换开关(ATSE)的厂家很多(如施耐德、ABB、韩光等),各种编号、型号不一,PC级、CB级分辨困难,设计人员往往只标注一个型号,并没有文字及其它参数标注,并且两种ATSE在图标上又没有区别,这样容易造成用户招标和采购时发生错误,如果错误没有纠正,工程使用以后,会给以后消防灭火工作埋下隐患。


    自动转换开关(ATSE)的选用还应注意以下几点:


    1)根据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第7.5.3.2条(TN-C-S、TN-S系统中的电源转换开关应采用切断相导体和中性导体的四级开关)要求选用四极开关。


    2)《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第7.5.4.3条要求:“当采用PC级自动转换开关电器时,应能耐受回路的预期短路电流,且ATSE的额定电流不应小于回路计算电流的125%。”


    3)电源转换时间要明确,与上级联络开关动作时间要配合好。


    4)消防泵电源转换开关控制器还应该采用自投不自复方式控制,这样就能够避免在主电源失电后又来电的情况下自动转换开关来回跳的现象,减少切换次数为消防灭火赢得宝贵的时间。


三、建筑物消防负荷划分为三级负荷的消防泵的配电问题


  有这样一个工程:一个小学,其消防泵房有两台消火栓泵,一用一备,按照《建筑设计防火规范》第11.1.1.3条(除本条第1、2款外的建筑物、储罐/区和堆场等的消防用电可采用三级负荷供电)进行负荷分级,属于三级负荷。设计人员认为,既然是三级负荷,单电源供电就可以满足要求,没有必要实行《建筑设计防火规范》第11.1.5条(消防控制室、消防水泵房、防烟与排烟风机房的消防用电设备及消防电梯等的供电,应在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置),所以没有设自动切换装置,直接采用单电源单回路供电给消火栓泵。同样类似的一个工程,另一个设计人员采用双电源(一路市电加EPS电源)双回路供电,并在最末一级配电箱处设置自动切换装置供电给消火栓泵。同样类似的工程,由于设计人员对规范理解的不同,采用了两种不同的做法。


  其实《建筑设计防火规范》第11.1.1.3条和第11.1.5条对于三级消防负荷供电没有矛盾的地方。实际上这两条条文含义各不相同:前者是强调前端电源的可靠性,后者是强调内部供电的可靠性。前者要求三级负荷电源可以是单路电源,后者要求是不论是双电源还是单电源都要求有两个回路供电,以确保火灾情况下如果一条供电线路出现故障,可以通过自动切换装置切换来保证供电。


  大家在《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第13.9.6条中也可以找到“两个供电回路”的要求。显然有设计人员在设计中违反了《建筑设计防火规范》第11.1.5条和《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第13.9.6条的要求,而另外的设计人员实际上提高了建筑物的消防负荷等级、增加了工程造价。所以对于建筑物负荷分级为三级负荷的消防泵应该采用单电源、两回路供电,并在最末一级配电箱处设置自动切换装置供电给消火栓泵,才能满足规范的要求。


  需要说明的是,这里“最末一级配电箱处设置自动切换装置”就是大家常说的“末端切换”。同样“末端切换”在《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第13.9.6条中是这样表达的:“应在最末一级配电箱处自动切换”。本人认为“末端切换”包含两个含义:一个是空间上的末端,一个是配电系统的末端。正确的理解“末端切换”非常重要,对于消防泵来说空间上的末端应该是消防泵房,而配电系统上的末端是消防泵的控制箱,两回路切换以后应该直接供电给每一台消防泵(泵的内部保护除外),出线侧不应再设保护开关,也就是说每一台消防泵除自己内部保护外应该直接面对切换开关,中间不应该再有其它空气开关一类的保护。否则就没有做到配电系统上的“末端切换”,这样将增加故障点,降低电源的可靠性。而这种情况电气施工图中经常可以看到,设计人员应该避免。


四、消防泵配电线路的选择与敷设问题


  消防泵属于消防设备,其配电线路应按照《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第13.10.4.1~4条要求进行选择。其中第13.10.4.1条(火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物,其消防设备供电干线及分支干线,应采用矿物绝缘电缆)和第13.10.4.4条(消防设备的分支线路和控制线路,宜选用与消防供电干线或分支干线耐火等级降一类的电线或电缆)。


  为新规范的新增内容,部分设计人员由于新规范学习不及时,还套用以前的老规范(《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92)实行时期的图纸,会出现以下错误:


  (1)保护对象为特级的建筑物消防泵供电干线未采用矿物绝缘电缆,而是采用一般耐火电缆;


  (2)保护对象为一级的建筑物消防泵供电干线未采用矿物绝缘电缆或耐火电缆,而是采用一般阻燃电缆。以上两点要求都表述地比较明确,只要设计人员认真学习、正确理解规范,就不难克服。


  目前,大部分设计人员容易忽视前端电源的进线电缆选择与敷设,设计往往没有交代会出现盲区:


  (1)对于大型建筑中总变电所或开闭所引至各分变电所中的高压电缆采用普通电缆。


  (2)对于建筑物内没有变电所的低压配电间(不靠外墙)的进线也选用普通电缆或由供电企业配套(一般也是普通电缆)。对于这样的建筑物,如果有火灾发生,前端电源进线则不能保证正常供电,消防泵就形同虚设。另外消防泵的两回路电源干线应分开敷设,明敷时(包括敷设在吊顶内)应穿金属管或封闭式金属线槽,并应采取防火保护措施,这些环节都不容忽视。


  综上所述,目前消防泵配电设计环节中仍然存在着一些容易被设计者忽视的问题。鉴于消防泵是整个建筑物灭火系统的核心设备,因而消防泵配电设计环节的重要性不言而喻,必须引起大家的足够重视。希翼电气设计人员对消防泵的配电设计环节更加重视,认真学习规范,全面、正确的理解规范,在消防泵配电设计中认认真真、考虑周全;同时也希翼建筑电气施工图审查人员认真把好审图关,及时发现和纠正一些违反强制性条文的问题和不恰当的做法,不给建筑物消防系统留下任何隐患。


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